第三章电磁理论的建立

气隙； 2、主磁通必经路径上、因结构原因而存在的固定气 隙，或略有变化的气隙； 3、为防止剩磁阻碍衔铁释放而设的固定气隙和非磁
性垫片；
4、与漏磁通相对应的漏磁气隙。
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第一篇 电器的理论基础
第五节 气隙磁导和磁导体磁阻的计算
第三章 电磁机构理论
二、表示不同气隙的示意图。
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三、计算气隙磁导（Λδ）的必要性：
气隙较大且磁路不饱和时，工作气隙的磁阻Rδ比导磁体的磁阻大得
多，故磁路的磁通势大多消耗在工作气隙δ上。因此 Λδ的计算结果直接磁
注意：
交流磁化曲线和直流磁化曲线不同 交流磁滞回线和直流磁滞回线不同
实际使用的磁化曲线——基本/平均磁化曲线
图3－7 若干不饱和对称磁滞回线顶点连接而成 原始/起始磁化曲线仅是实验室状态下的曲线
注意：
任一种磁性材料的磁化曲线均因工艺、结构、工作环境而不 同，没有固定的函数关系
第一篇 电器的理论基础
第一篇 电器的理论基础
第三章 电磁机构理论
磁系统：磁导体＋气隙
第一篇 电器的理论基础
第一节 电磁机构的种类和特性 电磁机构类型： 直流和交流; 并励和串励; 含永久磁铁以及交、直流磁化; 内衔铁式和外衔铁式的。
第三章 电磁机构理论
衔铁角位移
第一篇 电器的理论基础
第二节 磁性材料及其基本特性
磁化通过磁畴界壁转移进行 不消耗能量，过程可逆 磁导率μ为常数，且与磁场强度H无关(B＝ μH)
膝部ab段
大部分磁畴趋向外磁场方向 消耗能量，过程不可逆 巴克豪森效应
磁化呈阶梯现象 磁畴突然转向产生感应电动势，出现响声
μ特别大：较小的外磁场变化可导致较大的磁感应
某处出现磁导率的最大值μmax

几百到上万。材料如铁、钴、镍及其合金等。 所以电器设备如变压器、电机都将绕组套装在铁磁 性材料制成的铁心上。 注意
铁磁性物质的磁导率µ是个变量，它随磁场的强弱而变化。 电磁学基础知识
7.1.3 磁场强度
磁场强度H ：介质中某点的磁感应强度 B 与介质
磁导率 之比。 H B
磁场强度H的单位 ：安培/米（A/m)
在1831年英国科学家法拉第发现：，变化的磁场能使闭合的回路产生感应 电动势和感应电流。感应电动势的大小正比于回路内磁通对电流的变化率。
楞次定律：
1833年，楞次对法拉第电磁感应定律进行补充：闭合回路中感应 电流的方向，总是使它所产生的磁场阻碍引起感应电流的原磁通的变 化。这就是楞次定律。 具体地说，如果回路由于磁通增加而引起的电磁感应，则感应电流的磁场与原 来的磁场反向；如果回路由于磁通减少引起电磁感应，则感应电流的磁场与原 来的磁场相同。简要地说，感应电流总是阻碍原磁通的变化。
非线
对于铁心线圈来说，电感L不为常数。
性电
感 若为线性电感元件
eLdd t d(dL ti)Ld dti （2）
注
式（1）与式（2）是电动势的两种表达式，
意
一般当电感L为常数时，多采用式（2）。 而分析非线性电感时，由于L可变，一般采用式（1）。
电磁学基础知识
3、电感元件上电压与电流的关系
习惯上选择电感元件上的电流、电压、自感 电动势三者参考方向一致，则
1. 概述 电磁铁是利用通电的铁心线圈吸引衔铁或保
持某种机械零件、工件于固定位置的一种电器。 当电源断开时电磁铁的磁性消失，衔铁或其它零 件即被释放。电磁铁衔铁的动作可使其它机械装 置发生联动。
根据使用电源类型分为： 直流电磁铁：用直流电源励磁；

fe Ee lim qt 0 q t
q t 为试验电荷的电荷量。
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提供局外力的装置就是电源。 在电源中，其他形式的能量转换为电能。 在整个闭合回路中，电能又转换为别的 形式的能量。
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2．电动势
下图是一个典型的导电回路， 蓝色部分为导 电媒质，黄色部分为电源。 电源中除库仑电场 外，还存在局外电场。 电源之外的导电媒 质中只有库伦电场。
0 1 E ex ， D ex 1 x 1 x
自由电荷体密度
0 0 D ( )=2 x 1 x (1 x)
32
D E E E
E
E
E E E 2 E J 上式说明积累自由电荷的体密度与 的空间 变化有关。 对于均匀导电媒质，介电常数 和电导率 都
5
如果体积的厚度可以忽略， 可以认为电荷在面上运动，形成面电流。 密度为 的面电荷 以速度 v 运动， 形成面电流密度 K ， 定义 K v 。 如图所示， db0 是垂直于 v 方向的线段元。
6
dl db0 dl dS dq dI K v dt dtdb0 dtdb0 dtdb0 db0
4
7
7
7
3
7
10 5
1.03× 10
7
10 15
16
3.2 恒定电场的基本方程
1．局外场
要维持导电媒质中的恒定电流，就必须有恒定 的电场强度。 （作用：克服运动中的阻力） 在电场的作用下，正自由电荷沿电场强度方向 运动， 负自由电荷沿相反方向运动。 对于金属导体， 主要是自由电子沿电场相反方向运动。

二、麦克斯韦方程组
三、赫座里程碑。赫兹 的发现具有划时代的意义，它不仅证实了麦克斯 韦发现的真理，更重要的是开创了无线电电子技 术的新纪元。随着迈克尔逊在1881年进行的实验 和1887年的迈克尔逊-莫雷实验推翻了光以太的存 在，赫兹改写了麦克斯韦方程组，将新的发现纳 入其中。通过实验，他证明电信号象詹姆士· 麦克 斯韦和迈克尔· 法拉第预言的那样可以穿越空气， 这一理论是发明无线电的基础。他注意到带电物 体当被紫外光照射时会很快失去它的电荷，发现 了光电效应 （后来由阿尔伯特· 爱因斯坦给予解 释）。
电磁理论发展

法拉第发现电磁感应现象 麦克斯韦创立电磁理论 赫兹证明了电磁波的存在
· 法拉第 英国物理学家、化学 家，也是著名的自学 成才的科学家。 1831法拉第发现第一块 磁铁穿过一个闭合线 路时，线路内就会有 电流产生，这个效应 叫电磁感应。一般认 为法拉第的电磁感应 定律是他的一项最伟 大的贡献。
Michael Faraday 公元1791～公元1867
一、电磁感应现象

电磁感应（Electromagnetic induction）又 称磁电感应现象是指放在变化磁通量中的 导体，会产生电动势。此电动势称为感应 电动势或感生电动势，若将此导体闭合成 一回路，则该电动势会驱使电子流动，形 成感应电流（感生电流）。 变化的电场会产生磁场，变化的磁场会产 生电场。